package binarysearchtree;

/**
 * 二叉搜索树
 *      实现增删查改等操作*/
public class BinarySearchTree {
    //定义树的节点
    static class TreeNode{
        public int val;
        public TreeNode left;
        public TreeNode right;
        public TreeNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }
    public TreeNode root;

    /**
     * 在二叉搜索树中插入数据
     * 时间复杂度：
     *      O(N)
     * 空间复杂度：
     *      O(1)
     * */
    public boolean insert(int val) {
        TreeNode node = new TreeNode(val);
        if(root == null) {
            root = node;
            return true;
        }
        //树的头节点不为空
        TreeNode cur = root;
        TreeNode parent = null;
        while(cur!=null) {
            if(val > cur.val) {
                parent = cur;
                cur = cur.right;
            } else if(val < cur.val) {
                parent = cur;
                cur = cur.left;
            } else {
                //在二叉搜索树中不能存在两个相同的值
                return false;
            }
        }
        if(val> parent.val) {
            parent.right = node;
        } else {
            parent.left = node;
        }
        return true;
    }

    /**
     * 在二叉搜索树中搜索数据
     * 时间复杂度：
     *      O(N)
     * 空间复杂度：
     *      O(1)
     * */
    public boolean search(int key) {
        TreeNode cur = root;
        while(cur!=null) {
            if(key > cur.val) {
                cur = cur.right;
            } else if(key < cur.val) {
                cur = cur.left;
            } else {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    /**
     * 在二叉搜索树中删除数据
     * 时间复杂度：
     *      O(N)
     * 空间复杂度：
     *      O(1)
     * 在一棵搜索二叉树中删除数据是一件比较复杂的事情
     * 它需要在删除该数据后依旧是一颗搜索二叉树
     * 故我们在执行删除操作时需要时刻对该树进行维护*/
    public boolean remove(int key) {
        TreeNode parent = null;
        TreeNode cur = root;
        while(cur!=null) {
            if(key > cur.val) {
                parent = cur;
                cur = cur.right;
            } else if(key < cur.val) {
                parent = cur;
                cur = cur.left;
            } else {
                //找到该数据，进行删除：
                removeFunction(parent,cur);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    private void removeFunction(TreeNode parent, TreeNode cur) {
        if(cur.left == null) {
            //当前节点的左子树为空
            if(cur==root) {
                root = cur.right;
            } else if(cur == parent.left) {
                parent.left = cur.right;
            } else {
                parent.right = cur.right;
            }
        } else if(cur.right == null) {
            //当前节点的右子树为空
            if(cur==root) {
                root = cur.left;
            } else if(cur == parent.left) {
                parent.left = cur.left;
            } else {
                parent.right = cur.left;
            }
        } else {
            //当前节点的左右子树均不为空
            //使用替换法-要么从左子树中找到最大值，要么从右子树中找到最小值
            TreeNode target = cur.right;
            TreeNode targetParent = cur;
            while(target.left!=null) {
                targetParent = target;
                target = target.left;
            }
            cur.val = target.val;
            if(target == targetParent.left) {
                //循环动了
                targetParent.left = target.right;
            } else {
                targetParent.right = target.right;
            }
        }
    }
}


